EP1957781A1 - Method for controlling a fuel injector on a diesel engine - Google Patents

Method for controlling a fuel injector on a diesel engine

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EP1957781A1
EP1957781A1 EP06807393A EP06807393A EP1957781A1 EP 1957781 A1 EP1957781 A1 EP 1957781A1 EP 06807393 A EP06807393 A EP 06807393A EP 06807393 A EP06807393 A EP 06807393A EP 1957781 A1 EP1957781 A1 EP 1957781A1
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combustion
diesel engine
combustion chamber
ignition delay
chamber filling
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Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a fuel injector of a diesel engine with a predetermined drive time from a start of control, wherein a desired value for a start of combustion of a
  • Combustion chamber filling of the diesel engine is determined.
  • the invention also relates to a control device which controls the sequence of such a method.
  • Such a method and such a control unit is known from DE 195 36 110 Al.
  • the desired value is determined from measured operating parameters of the diesel engine, an actual value is determined from signals of various sensors, and the actual value is regulated to the desired value in a closed control loop.
  • the manipulated variable for the control is the beginning of a signal with which the injector is triggered to trigger an injection. The beginning of this signal is in
  • Base values for the start of control are stored, for example, in a map, which is addressed by operating parameters of the diesel engine.
  • Start delay or dead time of the injector is due to the design of the injector and corresponds to a delay with which the injector responds to the drive signal with the beginning of an injection.
  • the ignition delay is between this injection start and an actual start of combustion, ie the start of combustion.
  • the start of combustion is known in the diesel engine triggered by a self-ignition of the fuel, which is injected into the heated by compression combustion chamber filling.
  • correction of the values read out can be effected by a control intervention or by linking with operating parameter-dependent determined correction values.
  • the method according to the invention is characterized in that an ignition delay, which lies between the control start and the start of combustion, is estimated from operating parameters of the diesel engine with a computer model and the start of control is formed from the setpoint for the start of combustion and the estimated ignition delay.
  • the control unit according to the invention is characterized in that it controls the sequence of such a method.
  • An estimate of the ignition delay with a calculation model that processes operating parameters of the diesel engine results in an overall approximation of the actual value of the start of combustion to its setpoint. For a diesel engine that operates without regulation of the start of combustion, This results in an improved smoothness and a more efficient engine operation in a wide range of operating conditions and transitions between operating conditions. In diesel engines with a control of the start of combustion, there is a significant improvement in smoothness in the transition between different operating points and / or
  • the method is preferably combined with a control of the start of combustion.
  • the more homogeneous fuel distribution is achieved at least in part by an increased ignition delay.
  • the increased ignition delay is generated by a high exhaust gas recirculation rate and thus by an increased inert gas content at the combustion chamber filling.
  • the influence of an increased combustion chamber filling which would rather reduce the ignition delay, is changed by the inert gas component resulting from the exhaust gas recirculation.
  • the temperature influence of the recirculated exhaust gases changes the temperature of the combustion chamber filling. It is therefore particularly preferred that the ignition delay is estimated using a physical model that simulates coupled influences of at least two operating parameters of the diesel engine.
  • Fig. 1 shows the technical environment of the invention
  • Fig. 2 shows a first embodiment of an inventive
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a device according to the invention Method for setting the start of combustion in a closed loop.
  • FIG. 1 shows a diesel engine 10 with at least one combustion chamber 12, which is movably sealed by a piston 14.
  • the combustion chamber 12 is filled via an inlet valve 16 with air from a suction pipe 18. Burned gases are expelled via an exhaust valve 20.
  • fuel from a fuel pressure accumulator 24 is injected via an injector.
  • the combustion chamber 12 exhaust gas is supplied via an exhaust gas recirculation valve 26 in an exhaust gas recirculation 28.
  • the injector 22 and the exhaust gas recirculation valve 26 are controlled by a control unit 30, which processes signals from various sensors. In the illustration of FIG. 1, these are
  • Combustion feature sensors 32 and / or 34 Combustion feature sensors 32 and / or 34, a fuel pressure sensor 36, an angle sensor 38 on a component 40 which rotates in synchronism with operating cycles of the diesel engine 10, a driver desire 42, a temperature sensor 44 and an air mass meter 46th
  • the component 40 is, for example, a flywheel rotatably connected to a crankshaft of the diesel engine 10. However, it may be connected in another embodiment, for example, with a camshaft of the diesel engine 10. It is understood that real diesel engines 10 may have other sensors, such as exhaust gas temperature sensors. Furthermore, not every diesel engine 10 has to have all the sensors 32 to 46. For example, control of the start of combustion may be based on the signal from only one combustion feature sensor 32 or 34. The other sensor is then not necessary. When setting the start of control in an open timing chain can be on both Combustion feature sensors 32, 34 are dispensed with. The air mass meter 46 is also not mandatory.
  • control unit 30 from the supplied sensor signals drive signals in the form of pulse widths ti for injections, is metered with the fuel for combustion in the combustion chamber 12, and outputs in the form of signals S_agr for controlling the exhaust gas recirculation valve 26 ,
  • the combustion feature sensor 34 is a
  • Combustion chamber pressure sensor which delivers a combustion chamber pressure p_br, while it is the alternative or complementary existing combustion feature sensor 32 is a structure-borne noise sensor, which delivers a structure-borne noise signal KS.
  • the fuel pressure sensor 36 signals the fuel pressure or injection pressure p_kr.
  • the angle sensor 38 provides in the embodiment of Fig. 1, a crankshaft angle information 0 KW as information about the position of the piston 14 in his work cycle. It is understood that this information can be derived not only from the crankshaft angle information, but also, for example, from a camshaft angle information. From the angle signal 0 KW can still information about the speed n of
  • the driver's request FW represents a measure of a torque request by the driver and is detected, for example, as the accelerator pedal position by the driver's request generator 42.
  • An engine temperature T is provided by the temperature sensor 44.
  • the air mass meter 46 provides a measure of the flowing into the combustion chamber 12
  • Fig. 2 shows a first embodiment of a method for adjusting the start of combustion.
  • the start of combustion is set with an open timing chain.
  • the dashed line 48 separates functions of Control unit 30 of functions of the diesel engine 10.
  • a determination of a desired value BB_setpoint for the start of combustion is made, which is to be triggered with the next injection. The determination takes place as a function of signals present in the control unit 30, in particular as a function of the rotational speed n and a
  • Torque request as specified by the driver's request FW.
  • the specification of the start of combustion setpoint BB_soll additionally takes place in dependence on a signal BA, which indicates the operating mode.
  • the default can be done by accessing a stored in the control unit 30 map, which is addressed by the above sizes and possibly other sizes.
  • a torque command input in question which is generated independently of the driver's request FW in the control unit 30.
  • Such torque request specifications serve, for example, to support switching operations in automatic transmissions.
  • the desired value BB_soll output by the block 50 is corrected by a calculation model for the ignition delay, which is represented by the block 52 and which is also referred to below as the ignition delay model.
  • the ignition delay model 52 simulates the ignition delay based on operating parameters that characterize the condition of the combustion chamber charge before and during injection. Essential state variables in this context are the gas mass enclosed in the combustion chamber, Oxygen content and its temperature. In this case, the ignition delay model reduces the modeled ignition delay with increasing combustion chamber charge (gas mass), increasing oxygen content, decreasing droplet size of the injected fuel and increasing temperature of the combustion chamber charge and thus simulates the behavior of the actual ignition delay.
  • the combustion chamber filling is essentially due to the air sucked in on a suction stroke of the piston 14 and the amount of exhaust gas recirculated into a combustion chamber filling.
  • the mass of sucked air results as a function of the signal ml of the air mass meter 46 and the rotational speed n.
  • the recirculated exhaust gas mass in a combustion chamber filling by the exhaust gas recirculation controlling signal S_agr and the rotational speed n can be determined.
  • the temperature is significantly influenced by the heat of compression and heat transfer from Brennraumwandungen to the combustion chamber filling.
  • the heat of compression depends on the combustion chamber filling and the temperature effect of the heat transfer depends on the temperature T of the diesel engine 10.
  • the droplet size depends on the injection pressure p_kr.
  • the ignition delay is estimated using a mathematical model that simulates coupled influences of at least two operating parameters of the diesel engine. It is further preferred that one of the at least two operating parameters is an exhaust gas recirculation rate.
  • the exhaust gas recirculation rate in particular affects the combustion chamber charge and / or the temperature the combustion chamber filling.
  • the combustion chamber charge and / or the temperature is preferably used as a second or further parameter in modeling.
  • an inert gas fraction resulting from the exhaust gas recirculation at a combustion chamber filling is estimated in the estimation of an influence of the
  • Combustion chamber filling at the ignition delay considered.
  • a temperature increase of the combustion chamber filling resulting from the exhaust gas recirculation rate is taken into account in the estimation of an influence of the temperature of the combustion chamber filling.
  • An ignition delay formed with the ignition delay model 52 is subtracted from the setpoint for the start of combustion from the block 50.
  • the subtraction takes place in the linkage 56. If a zero is assigned to the top dead center OT of the piston 14 in the compression stroke as a fixed angular position, then the nominal values for the start of combustion, which are generally before top dead center, have a negative one Sign. By subtracting the amount of ignition delay formed in the linkage 56, a desired value for the start of injection is thus formed, which is earlier in time than the nominal value for the start of combustion.
  • a pull-in delay or injector dead time IT which elapses between a triggering of the injector and an actual opening of a flow cross section in the injector 22, is also subtracted.
  • This Injektortototzeit can, for example, the battery voltage and / or supply voltage u and the
  • Fig. 2 thus represents a formation of a control start for an injector 22, which takes place in an open control chain and which is based on the specification of a setpoint for the start of combustion, from which a drive start is formed with the aid of a calculation model for the ignition delay.
  • the injector 22 takes place in an open control chain and which is based on the specification of a setpoint for the start of combustion, from which a drive start is formed with the aid of a calculation model for the ignition delay.
  • FIG. 3 An excusebeginn also be formed and corrected in a closed loop. Such a control loop is shown in FIG.
  • the object of Fig. 3 differs from the object of Fig. 2 by the elements 66, 68 and 70.
  • Like reference numerals designate like objects.
  • a control deviation is formed from the setpoint for the start of combustion and an actual value for the start of combustion.
  • the actual value BBJst is determined by processing the signals from one or both of the combustion feature sensors 32, 34.
  • a controller 68 processes the control deviation to a control variable, which is linked in the embodiment of FIG. 3 in a link 70 with the setpoint for the start of combustion.
  • the link 70 may also be between the links 56 and 60 or between the link 60 and the block 62.

Abstract

A method for controlling a fuel injector on a diesel engine (10) is disclosed with a given control duration from a control start time, wherein a set value (BB_soll) for combustion start of a combustion chamber content in the diesel engine (10) is determined. The invention is characterised in that an ignition delay (ZV), between the start of control and the start of combustion is estimated from operating parameters of the diesel engine (10) with a computational model (52) and the control start is generated from the set value (BB_soll) for the start of combustion and the estimated ignition delay (ZV). A controller (30) is also disclosed, which controls the method operation.

Description

Beschreibungdescription
Titeltitle
Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoff- Injektors eines DieselmotorsMethod for controlling a fuel injector of a diesel engine
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoff- Injektors eines Dieselmotors mit einer vorbestimmten Ansteuerdauer ab einem Ansteuerbeginn, wobei ein Sollwert für einen Brennbeginn einerThe invention relates to a method for controlling a fuel injector of a diesel engine with a predetermined drive time from a start of control, wherein a desired value for a start of combustion of a
Brennraumfüllung des Dieselmotors ermittelt wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Steuergerät, das den Ablauf eines solchen Verfahrens steuert.Combustion chamber filling of the diesel engine is determined. The invention also relates to a control device which controls the sequence of such a method.
Ein solches Verfahren und ein solches Steuergerät ist jeweils aus der DE 195 36 110 Al bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird der Sollwert aus gemessenen Betriebsparametern des Dieselmotors bestimmt, ein Istwert aus Signalen verschiedener Sensoren bestimmt, und der Istwert in einer geschlossenen Regelschleife auf den Sollwert geregelt. Die Stellgröße für die Regelung ist dabei der Beginn eines Signals, mit dem der Injektor zur Auslösung einer Einspritzung angesteuert wird. Der Beginn dieses Signals wird imSuch a method and such a control unit is known from DE 195 36 110 Al. In the known method, the desired value is determined from measured operating parameters of the diesel engine, an actual value is determined from signals of various sensors, and the actual value is regulated to the desired value in a closed control loop. The manipulated variable for the control is the beginning of a signal with which the injector is triggered to trigger an injection. The beginning of this signal is in
Folgenden auch als Ansteuerbeginn bezeichnet.Also referred to below as the start of control.
Basiswerte für den Ansteuerbeginn sind dazu zum Beispiel in einem Kennfeld abgelegt, das durch Betriebsparameter des Dieselmotors adressiert wird. Zwischen dem Ansteuerbeginn und dem Brennbeginn liegt die so genannte Anzugsverzögerung oder Totzeit des Injektors und der so genannte Zündverzug. Die Anzugsverzögerung ist durch die Bauart des Injektors bedingt und entspricht einer Verzögerung, mit der der Injektor auf das Ansteuersignal mit dem Beginn einer Einspritzung reagiert. Der Zündverzug liegt zwischen diesem Einspritzbeginn und einem tatsächlichen Beginn der Verbrennung, also dem Brennbeginn. Der Brennbeginn wird beim Dieselmotor bekanntlich durch eine Selbstzündung des Kraftstoffs ausgelöst, der in die durch Verdichten erhitzte Brennraumfüllung eingespritzt wird.Base values for the start of control are stored, for example, in a map, which is addressed by operating parameters of the diesel engine. Between the start of the drive and the start of burning is the so-called Start delay or dead time of the injector and the so-called ignition delay. The pull-in delay is due to the design of the injector and corresponds to a delay with which the injector responds to the drive signal with the beginning of an injection. The ignition delay is between this injection start and an actual start of combustion, ie the start of combustion. The start of combustion is known in the diesel engine triggered by a self-ignition of the fuel, which is injected into the heated by compression combustion chamber filling.
Diese Einflüsse können bei der Festlegung der Kennfeldwerte oder durchThese influences can be used when determining the map values or by
Korrektur der ausgelesenen Werte berücksichtigt werden. Die Korrektur kann durch einen Regeleingriff oder durch Verknüpfen mit betriebsparameterabhängig bestimmten Korrekturwerten erfolgen.Correction of the values read out. The correction can be effected by a control intervention or by linking with operating parameter-dependent determined correction values.
Es hat sich gezeigt, dass bei den bekannten Verfahren und dort insbesondere bei Betriebspunktwechseln ein unrunder Motorlauf aufgetreten ist.It has been found that in the known methods and there especially at operating point changes a non-circular engine running occurred.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dagegen dadurch aus, dass ein Zündverzug, der zwischen dem Ansteuerbeginn und dem Brennbeginn liegt, aus Betriebsparametern des Dieselmotors mit einem Rechenmodell geschätzt wird und der Ansteuerbeginn aus dem Sollwert für den Brennbeginn und dem geschätzten Zündverzug gebildet wird. Das erfindungsgemäße Steuergerät zeichnet sich dadurch aus, dass es den Ablauf eines solchen Verfahrens steuert.On the other hand, the method according to the invention is characterized in that an ignition delay, which lies between the control start and the start of combustion, is estimated from operating parameters of the diesel engine with a computer model and the start of control is formed from the setpoint for the start of combustion and the estimated ignition delay. The control unit according to the invention is characterized in that it controls the sequence of such a method.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Eine Schätzung des Zündverzugs mit einem Rechenmodell, das Betriebsparameter des Dieselmotors verarbeitet, ergibt insgesamt eine Annäherung des Istwertes des Verbrennungsbeginns an seinen Sollwert. Bei einem Dieselmotor, der ohne Regelung des Verbrennungsbeginns arbeitet, ergibt sich dadurch eine verbesserte Laufruhe und ein effizienterer Motorbetrieb in einem breiten Bereich von Betriebszuständen und Übergängen zwischen Betriebszuständen. Bei Dieselmotoren mit einer Regelung des Verbrennungsbeginns ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Laufruhe beim Übergang zwischen verschiedenen Betriebspunkten und/oderAn estimate of the ignition delay with a calculation model that processes operating parameters of the diesel engine results in an overall approximation of the actual value of the start of combustion to its setpoint. For a diesel engine that operates without regulation of the start of combustion, This results in an improved smoothness and a more efficient engine operation in a wide range of operating conditions and transitions between operating conditions. In diesel engines with a control of the start of combustion, there is a significant improvement in smoothness in the transition between different operating points and / or
Brennverfahren, da die Basiswerte für den Ansteuerbeginn, der zu einem bestimmten Brennbeginn führen soll, mit einer sofort wirksamen Zündverzugskorrektur verknüpft werden.Combustion method, since the base values for the start of control, which should lead to a specific start of combustion, are linked to an immediately effective ignition delay correction.
Die über die Regelung ergänzend wirkende Korrektur einer Struktur, die mit Sollwerten für einen Ansteuerbeginn arbeitet, hat dagegen Nachteile: Wenn sie schnell reagiert, kann es im instationären Betrieb zu Überschwingern kommen, die sich ebenfalls negativ auf das Betriebsverhalten des Dieselmotors auswirken. Wenn die Überschwinger dagegen vermieden werden, arbeitet die Regelung zu langsam, um Fehlanpassungen bei schnellen Betriebspunktwechseln wirksam kompensieren zu können.On the other hand, the correction of a structure which works in addition to setpoint values for a start of control has disadvantages: if it reacts quickly, overshoots can occur in unsteady operation, which also have a negative effect on the operating behavior of the diesel engine. On the other hand, if the overshoots are avoided, the control works too slowly to effectively compensate for mismatches in rapid point-to-point changes.
Um den Verbrennungsbeginn auch in stationären Betriebszuständen noch besser steuern zu können, wird das Verfahren bevorzugt mit einer Regelung des Brennbeginns kombiniert.In order to be able to control the start of combustion even better in stationary operating states, the method is preferably combined with a control of the start of combustion.
Zur Einhaltung künftiger Abgasnormen wird es notwendig werden, Dieselmotoren in verschiedenen Betriebsbereichen mit verschiedenen Brennverfahren zu betreiben. Dabei wird insbesondere zwischen einem Magerbetrieb mit geschichteter und damit inhomogener Kraftstoffverteilung imTo meet future emission standards, it will be necessary to operate diesel engines in different operating ranges with different combustion processes. In particular, between a lean operation with stratified and thus inhomogeneous fuel distribution in
Brennraum und einem Homogenbetrieb mit homogenerer Kraftstoffverteilung unterschieden. Die homogenere Kraftstoffverteilung wird zumindest teilweise durch einen vergrößerten Zündverzug erzielt. Der vergrößerte Zündverzug wird durch eine hohe Abgasrückführrate und damit durch einen erhöhten Inertgasanteil an der Brennraumfüllung erzeugt. Bei ausreichend hohen Abgasrückführraten kommt es zu Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Einflüssen auf den Zündverzug. So wird der Einfluss einer erhöhten Brennraumfüllung, die den Zündverzug eher verringern würde, durch den aus der Abgasrückführung resultierenden Inertgasanteil verändert. Gleichzeitig verändert der Temperatureinfluss der rückgeführten Abgase die Temperatur der Brennraumfüllung. Es ist daher besonders bevorzugt, dass der Zündverzug mit einem physikalischen Modell geschätzt wird, dass miteinander gekoppelte Einflüsse von wenigstens zwei Betriebsparametern des Dieselmotors nachbildet.Combustion chamber and a homogeneous operation with a more homogeneous fuel distribution distinguished. The more homogeneous fuel distribution is achieved at least in part by an increased ignition delay. The increased ignition delay is generated by a high exhaust gas recirculation rate and thus by an increased inert gas content at the combustion chamber filling. At sufficiently high exhaust gas recirculation rates, interactions between different influences on the ignition delay occur. Thus, the influence of an increased combustion chamber filling, which would rather reduce the ignition delay, is changed by the inert gas component resulting from the exhaust gas recirculation. At the same time, the temperature influence of the recirculated exhaust gases changes the temperature of the combustion chamber filling. It is therefore particularly preferred that the ignition delay is estimated using a physical model that simulates coupled influences of at least two operating parameters of the diesel engine.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will become apparent from the description and the accompanying figures.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer FormEmbodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. It show, each in schematic form
Fig. 1 das technische Umfeld der Erfindung;Fig. 1 shows the technical environment of the invention;
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßenFig. 2 shows a first embodiment of an inventive
Verfahrens zur Einstellung des Brennbeginns durch eine offeneMethod for setting the start of burning by an open
Steuerkette; und Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung des Brennbeginns in einer geschlossenen Regelschleife.Timing chain; and FIG. 3 shows a second embodiment of a device according to the invention Method for setting the start of combustion in a closed loop.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Im Einzelnen zeigt die Fig. 1 einen Dieselmotor 10 mit wenigstens einem Brennraum 12, der von einem Kolben 14 beweglich abgedichtet wird. Der Brennraum 12 wird über ein Einlassventil 16 mit Luft aus einem Saugrohr 18 befüllt. Verbrannte Gase werden über ein Auslassventil 20 ausgestoßen. Zur im Verdichtungstakt komprimierten Brennraumfüllung wird über einen Injektor 22 Kraftstoff aus einem Kraftstoffdruckspeicher 24 eingespritzt. Ferner wird dem Brennraum 12 Abgas über ein Abgasrückführventil 26 in einer Abgasrückführung 28 zugeführt. Der Injektor 22 und das Abgasrückführventil 26 werden von einem Steuergerät 30 angesteuert, das dazu Signale verschiedener Sensoren verarbeitet. In der Darstellung der Fig. 1 sind diesIn detail, FIG. 1 shows a diesel engine 10 with at least one combustion chamber 12, which is movably sealed by a piston 14. The combustion chamber 12 is filled via an inlet valve 16 with air from a suction pipe 18. Burned gases are expelled via an exhaust valve 20. For compressed in the compression stroke combustion chamber filling 22 fuel from a fuel pressure accumulator 24 is injected via an injector. Further, the combustion chamber 12 exhaust gas is supplied via an exhaust gas recirculation valve 26 in an exhaust gas recirculation 28. The injector 22 and the exhaust gas recirculation valve 26 are controlled by a control unit 30, which processes signals from various sensors. In the illustration of FIG. 1, these are
Verbrennungsmerkmalsensoren 32 und/oder 34, ein Kraftstoffdrucksensor 36, eine Winkelsensorik 38 an einem Bauteil 40, das sich synchron zu Arbeitsspielen des Dieselmotors 10 dreht, ein Fahrerwunschgeber 42, ein Temperatursensor 44 und ein Luftmassenmesser 46.Combustion feature sensors 32 and / or 34, a fuel pressure sensor 36, an angle sensor 38 on a component 40 which rotates in synchronism with operating cycles of the diesel engine 10, a driver desire 42, a temperature sensor 44 and an air mass meter 46th
Das Bauteil 40 ist zum Beispiel eine drehfest mit einer Kurbelwelle des Dieselmotors 10 verbundene Schwungscheibe. Es kann jedoch in einer anderen Ausgestaltung beispielsweise mit einer Nockenwelle des Dieselmotors 10 verbunden sein. Es versteht sich, dass reale Dieselmotoren 10 noch weitere Sensoren wie zum Beispiel Abgastemperatursensoren aufweisen können. Ferner muss nicht jeder Dieselmotor 10 sämtliche Sensoren 32 bis 46 aufweisen. Eine Regelung des Verbrennungsbeginns kann zum Beispiel auf der Basis des Signals von nur einem Verbrennungsmerkmalsensor 32 oder 34 erfolgen. Der jeweils andere Sensor ist dann nicht notwendig. Bei einer Einstellung des Ansteuerbeginns in einer offenen Steuerkette kann auf beide Verbrennungsmerkmalsensoren 32, 34 verzichtet werden. Der Luftmassenmesser 46 ist ebenfalls nicht zwingend erforderlich.The component 40 is, for example, a flywheel rotatably connected to a crankshaft of the diesel engine 10. However, it may be connected in another embodiment, for example, with a camshaft of the diesel engine 10. It is understood that real diesel engines 10 may have other sensors, such as exhaust gas temperature sensors. Furthermore, not every diesel engine 10 has to have all the sensors 32 to 46. For example, control of the start of combustion may be based on the signal from only one combustion feature sensor 32 or 34. The other sensor is then not necessary. When setting the start of control in an open timing chain can be on both Combustion feature sensors 32, 34 are dispensed with. The air mass meter 46 is also not mandatory.
Wesentlich für ein Verständnis der Erfindung ist jedoch, dass das Steuergerät 30 aus den zugeführten Sensorsignalen Ansteuersignale in Form von Impulsbreiten ti für Einspritzungen, mit dem Kraftstoff für eine Verbrennung im Brennraum 12 zugemessen wird, und in Form von Signalen S_agr zur Steuerung des Abgasrückführventils 26 ausgibt.Essential for an understanding of the invention, however, is that the control unit 30 from the supplied sensor signals drive signals in the form of pulse widths ti for injections, is metered with the fuel for combustion in the combustion chamber 12, and outputs in the form of signals S_agr for controlling the exhaust gas recirculation valve 26 ,
Bei dem Verbrennungsmerkmalsensor 34 handelt es sich um einenThe combustion feature sensor 34 is a
Brennraumdrucksensor, der einen Brennraumdruck p_br liefert, während es sich bei dem alternativ oder ergänzend vorhandenen Verbrennungsmerkmalsensor 32 um einen Körperschallsensor handelt, der ein Körperschallsignal KS liefert. Der Kraftstoffdrucksensor 36 signalisiert den Kraftstoffdruck oder Einspritzdruck p_kr. Die Winkelsensorik 38 liefert in der Ausgestaltung der Fig. 1 eine Kurbelwellen-Winkelinformation 0KW als Information über die Position des Kolbens 14 in seinem Arbeitsspiel. Es versteht sich, dass diese Information nicht nur aus der Kurbelwellen-Winkelinformation, sondern beispielsweise auch aus einer Nockenwellen-Winkelinformation abgeleitet werden kann. Aus dem Winkelsignal 0KW kann noch eine Information über die Drehzahl n desCombustion chamber pressure sensor, which delivers a combustion chamber pressure p_br, while it is the alternative or complementary existing combustion feature sensor 32 is a structure-borne noise sensor, which delivers a structure-borne noise signal KS. The fuel pressure sensor 36 signals the fuel pressure or injection pressure p_kr. The angle sensor 38 provides in the embodiment of Fig. 1, a crankshaft angle information 0 KW as information about the position of the piston 14 in his work cycle. It is understood that this information can be derived not only from the crankshaft angle information, but also, for example, from a camshaft angle information. From the angle signal 0 KW can still information about the speed n of
Dieselmotors abgeleitet werden. Der Fahrerwunsch FW stellt ein Maß für eine Drehmomentanforderung durch den Fahrer dar und wird zum Beispiel als Fahrpedalstellung durch den Fahrerwunschgeber 42 erfasst. Eine Motortemperatur T wird von dem Temperatursensor 44 bereitgestellt. Der Luftmassenmesser 46 liefert ein Maß für die in den Brennraum 12 strömendeDiesel engines are derived. The driver's request FW represents a measure of a torque request by the driver and is detected, for example, as the accelerator pedal position by the driver's request generator 42. An engine temperature T is provided by the temperature sensor 44. The air mass meter 46 provides a measure of the flowing into the combustion chamber 12
Luftmasse ml.Air mass ml.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Einstellung des Brennbeginns. In dieser Ausgestaltung wird der Brennbeginn mit einer offenen Steuerkette eingestellt. Die gestrichelte Linie 48 trennt Funktionen des Steuergeräts 30 von Funktionen des Dieselmotors 10. Zunächst erfolgt im Block 50 eine Bestimmung eines Sollwerts BB_soll für den Brennbeginn der Verbrennung, die mit der nächsten Einspritzung ausgelöst werden soll. Die Ermittlung erfolgt in Abhängigkeit von im Steuergerät 30 vorhandenen Signalen, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl n und einemFig. 2 shows a first embodiment of a method for adjusting the start of combustion. In this embodiment, the start of combustion is set with an open timing chain. The dashed line 48 separates functions of Control unit 30 of functions of the diesel engine 10. First, in block 50, a determination of a desired value BB_setpoint for the start of combustion is made, which is to be triggered with the next injection. The determination takes place as a function of signals present in the control unit 30, in particular as a function of the rotational speed n and a
Drehmomentwunsch, wie er durch den Fahrerwunsch FW vorgegeben wird.Torque request, as specified by the driver's request FW.
Bei Dieselmotoren, die in verschiedenen Betriebsarten wie einem Magerbetrieb mit geschichteter Kraftstoffverteilung oder einem Homogenbetrieb mit homogenerer Kraftstoffverteilung im Brennraum 12 betrieben werden, erfolgt die Vorgabe des Brennbeginn-Sollwerts BB_soll ergänzend in Abhängigkeit von einem Signal BA, das die Betriebsart angibt. Dabei kann die Vorgabe durch Zugriff auf ein im Steuergerät 30 abgelegtes Kennfeld erfolgen, das durch die genannten Größen und gegebenenfalls weitere Größen adressiert wird. Als weitere Größe kommt zum Beispiel eine Drehmomentwunschvorgabe in Frage, die unabhängig von dem Fahrerwunsch FW im Steuergerät 30 erzeugt wird. Solche Drehmomentwunschvorgaben dienen zum Beispiel zur Unterstützung von Schaltvorgängen in automatischen Getrieben. Ein anderes Beispiel einer weiteren Größe ist ein Signal, das eine gewünschte Wirkungsgradverschlechterung zur Aufheizung vonIn diesel engines, which are operated in different operating modes such as a lean operation with stratified fuel distribution or a homogeneous operation with more homogeneous fuel distribution in the combustion chamber 12, the specification of the start of combustion setpoint BB_soll additionally takes place in dependence on a signal BA, which indicates the operating mode. The default can be done by accessing a stored in the control unit 30 map, which is addressed by the above sizes and possibly other sizes. As a further variable comes, for example, a torque command input in question, which is generated independently of the driver's request FW in the control unit 30. Such torque request specifications serve, for example, to support switching operations in automatic transmissions. Another example of a further variable is a signal that provides a desired efficiency degradation for heating
Abgasnachbehandlungskomponenten über eine Spätverschiebung des Brennbeginns und damit des Verbrennungsschwerpunkts herbeiführt.Exhaust aftertreatment components over a late shift of the start of combustion and thus the focal point of combustion causes.
Der vom Block 50 ausgegebene Sollwert BB_soll wird durch ein Rechenmodell für den Zündverzug korrigiert, das durch den Block 52 repräsentiert wird und das im Folgenden auch als Zündverzugsmodell bezeichnet wird. Das Zündverzugsmodell 52 bildet den Zündverzug auf der Basis von Betriebsparametern nach, die den Zustand der Brennraumfüllung vor und während der Einspritzung charakterisieren. Wesentliche Zustandsgrößen sind in diesem Zusammenhang die im Brennraum eingeschlossene Gasmasse, ihr Sauerstoffanteil und ihre Temperatur. Dabei verringert das Zündverzugsmodell den modellierten Zündverzug mit steigender Brennraumfüllung (Gasmasse), steigendem Sauerstoffanteil, abnehmender Tröpfchengröße des eingespritzten Kraftstoffs und steigender Temperatur der Brennraumfüllung und bildet damit das Verhalten des tatsächlichen Zündverzuges nach.The desired value BB_soll output by the block 50 is corrected by a calculation model for the ignition delay, which is represented by the block 52 and which is also referred to below as the ignition delay model. The ignition delay model 52 simulates the ignition delay based on operating parameters that characterize the condition of the combustion chamber charge before and during injection. Essential state variables in this context are the gas mass enclosed in the combustion chamber, Oxygen content and its temperature. In this case, the ignition delay model reduces the modeled ignition delay with increasing combustion chamber charge (gas mass), increasing oxygen content, decreasing droplet size of the injected fuel and increasing temperature of the combustion chamber charge and thus simulates the behavior of the actual ignition delay.
Die Brennraumfüllung ergibt sich im Wesentlichen durch die auf einen Ansaughub des Kolbens 14 normierte Masse angesaugter Luft und die Menge des in eine Brennraumfüllung zurückgeführten Abgases. Die Masse angesaugter Luft ergibt sich als Funktion des Signals ml des Luftmassenmessers 46 und der Drehzahl n. Analog kann die zurückgeführte Abgasmasse in einer Brennraumfüllung durch das die Abgasrückführung steuernde Signal S_agr und die Drehzahl n ermittelt werden.The combustion chamber filling is essentially due to the air sucked in on a suction stroke of the piston 14 and the amount of exhaust gas recirculated into a combustion chamber filling. The mass of sucked air results as a function of the signal ml of the air mass meter 46 and the rotational speed n. Analogously, the recirculated exhaust gas mass in a combustion chamber filling by the exhaust gas recirculation controlling signal S_agr and the rotational speed n can be determined.
Die Temperatur wird maßgeblich durch die Verdichtungswärme und durch Wärmeübergänge von Brennraumwandungen auf die Brennraumfüllung beeinflusst. Die Verdichtungswärme hängt von der Brennraumfüllung ab und der Temperatureffekt der Wärmeübergänge hängt von der Temperatur T des Dieselmotors 10 ab. Die Tröpfchengröße hängt vom Einspritzdruck p_kr ab.The temperature is significantly influenced by the heat of compression and heat transfer from Brennraumwandungen to the combustion chamber filling. The heat of compression depends on the combustion chamber filling and the temperature effect of the heat transfer depends on the temperature T of the diesel engine 10. The droplet size depends on the injection pressure p_kr.
Dabei bestehen zwischen den einzelnen Einflussgrößen Wechselwirkungen. So wirkt sich eine hohe Abgasrückführrate bei kleiner Frischluftmasse im Brennraum stärker aus als bei größerer Frischluftmasse. Auch der Effekt der Abgasrückführung auf die Brennraumtemperatur hängt von der Masse an Frischluft im Brennraum ab. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird der Zündverzug mit einem Rechenmodell geschätzt, das miteinander gekoppelte Einflüsse von wenigstens zwei Betriebsparametern des Dieselmotors nachbildet. Dabei ist ferner bevorzugt, dass einer der wenigstens zwei Betriebsparameter eine Abgasrückführrate ist. Wie bereits erwähnt wurde, beeinflusst die Abgasrückführrate insbesondere die Brennraumfüllung und/oder die Temperatur der Brennraumfüllung. Wegen der miteinander gekoppelten Einflüsse dieser Parameter wird die Brennraumfüllung und/oder die Temperatur bevorzugt als zweiter oder weiterer Parameter bei der Modellbildung verwendet. In einer Ausgestaltung wird ein aus der Abgasrückführung resultierender Inertgasanteil an einer Brennraumfüllung bei der Schätzung eines Einflusses derThere are interactions between the individual influencing factors. Thus, a high exhaust gas recirculation rate with a smaller fresh air mass in the combustion chamber has a greater effect than with a larger fresh air mass. The effect of exhaust gas recirculation on the combustion chamber temperature also depends on the mass of fresh air in the combustion chamber. In a particularly preferred embodiment, the ignition delay is estimated using a mathematical model that simulates coupled influences of at least two operating parameters of the diesel engine. It is further preferred that one of the at least two operating parameters is an exhaust gas recirculation rate. As already mentioned, the exhaust gas recirculation rate in particular affects the combustion chamber charge and / or the temperature the combustion chamber filling. Because of the coupled influences of these parameters, the combustion chamber charge and / or the temperature is preferably used as a second or further parameter in modeling. In one embodiment, an inert gas fraction resulting from the exhaust gas recirculation at a combustion chamber filling is estimated in the estimation of an influence of the
Brennraumfüllung an dem Zündverzug berücksichtigt. Alternativ oder ergänzend wird eine aus der Abgasrückführrate resultierende Temperatursteigerung der Brennraumfüllung bei der Schätzung eines Einflusses der Temperatur der Brennraumfüllung berücksichtigt.Combustion chamber filling at the ignition delay considered. Alternatively or additionally, a temperature increase of the combustion chamber filling resulting from the exhaust gas recirculation rate is taken into account in the estimation of an influence of the temperature of the combustion chamber filling.
Ein mit dem Zündverzugsmodell 52 gebildeter Zündverzug wird von dem Sollwert für den Brennbeginn aus der dem Block 50 subtrahiert. In der Funktionsstruktur der Fig. 2 erfolgt die Subtraktion in der Verknüpfung 56. Ordnet man dem oberen Totpunkt OT des Kolbens 14 im Verdichtungstakt eine Null als feste Winkelposition zu, so besitzen die in der Regel vor dem oberen Totpunkt liegenden Sollwerte für den Brennbeginn ein negatives Vorzeichen. Durch Subtrahieren des betragsmäßig gebildeten Zündverzugs in der Verknüpfung 56 wird damit ein Sollwert für den Einspritzbeginn gebildet, der zeitlich vor dem Sollwert für den Brennbeginn liegt.An ignition delay formed with the ignition delay model 52 is subtracted from the setpoint for the start of combustion from the block 50. In the functional structure of FIG. 2, the subtraction takes place in the linkage 56. If a zero is assigned to the top dead center OT of the piston 14 in the compression stroke as a fixed angular position, then the nominal values for the start of combustion, which are generally before top dead center, have a negative one Sign. By subtracting the amount of ignition delay formed in the linkage 56, a desired value for the start of injection is thus formed, which is earlier in time than the nominal value for the start of combustion.
Von diesem Sollwert für den Einspritzbeginn wird ferner eine Anzugsverzögerung oder Injektortotzeit IT subtrahiert, die zwischen einem Ansteuern des Injektors und einem tatsächlichen Öffnen eines Durchflussquerschnitts im Injektor 22 verstreicht. Diese Injektortotzeit kann zum Beispiel von der Batteriespannung und/oder Versorgungsspannung u und demFrom this setpoint for the start of injection, a pull-in delay or injector dead time IT, which elapses between a triggering of the injector and an actual opening of a flow cross section in the injector 22, is also subtracted. This Injektortototzeit can, for example, the battery voltage and / or supply voltage u and the
Kraftstoff druck p_kr abhängen, mit deren Hilfe Einspritzimpulsbreiten für einen Injektor 22 gebildet werden. In der Darstellung der Fig. 2 wird eine solche Injektortotzeit in dem Block 58 gebildet und in der Verknüpfung 60 von dem Sollwert für den Einspritzbeginn subtrahiert. Das Ergebnis der Verknüpfung 60 ist der tatsächliche Ansteuerbeginn, ab dem ein Injektor 22 mit einer öffnenden Einspritzimpulsbreite ti angesteuert werden muss, um nach einem tatsächlich auftretenden Zündverzug ZV einen gewünschten Brennbeginn zu realisieren. In der Darstellung der Fig. 2 repräsentiert der Block 62 den tatsächlichen Zündverzug ZV und der Block 64 den tatsächlichen Brennbeginn und damit einen Istwert BBJst des Brennbeginns.Depend on fuel pressure p_kr, with the aid of injection pulse widths are formed for an injector 22. In the illustration of FIG. 2, such an injector dead time is formed in the block 58 and subtracted in the link 60 from the setpoint for the start of injection. The result of the link 60 is the actual start of control, starting from which an injector 22 with an opening Injection pulse width ti must be controlled in order to realize a desired start of combustion after an actually occurring ignition delay ZV. In the illustration of FIG. 2, the block 62 represents the actual ignition delay ZV and the block 64 represents the actual start of combustion and thus an actual value BBJst of the start of combustion.
Fig. 2 stellt damit eine Bildung eines Ansteuerbeginns für einen Injektor 22 dar, die in einer offenen Steuerkette erfolgt und die auf der Vorgabe eines Sollwerts für den Brennbeginn basiert, aus dem mit Hilfe eines Rechenmodells für den Zündverzug ein Ansteuerbeginn gebildet wird. Alternativ kann derFig. 2 thus represents a formation of a control start for an injector 22, which takes place in an open control chain and which is based on the specification of a setpoint for the start of combustion, from which a drive start is formed with the aid of a calculation model for the ignition delay. Alternatively, the
Ansteuerbeginn auch in einer geschlossenen Regelschleife gebildet und korrigiert werden. Ein solche Regelschleife ist in der Fig. 3 dargestellt. Der Gegenstand der Fig. 3 unterscheidet sich von dem Gegenstand der Fig. 2 durch die Elemente 66, 68 und 70. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände. In der Verknüpfung 66 wird eine Regelabweichung aus dem Sollwert für den Brennbeginn und einem Istwert für den Brennbeginn gebildet. Der Istwert BBJst wird durch Verarbeitung der Signale von einem oder beiden der Verbrennungsmerkmalsensoren 32, 34 ermittelt. Ein Regler 68 verarbeitet die Regelabweichung zu einer Stellgröße, die in der Ausgestaltung der Fig. 3 in einer Verknüpfung 70 mit dem Sollwert für den Brennbeginn verknüpft wird. Es versteht sich, dass die Verknüpfung 70 auch zwischen den Verknüpfungen 56 und 60 oder zwischen der Verknüpfung 60 und dem Block 62 liegen kann. Ansteuerbeginn also be formed and corrected in a closed loop. Such a control loop is shown in FIG. The object of Fig. 3 differs from the object of Fig. 2 by the elements 66, 68 and 70. Like reference numerals designate like objects. In the link 66, a control deviation is formed from the setpoint for the start of combustion and an actual value for the start of combustion. The actual value BBJst is determined by processing the signals from one or both of the combustion feature sensors 32, 34. A controller 68 processes the control deviation to a control variable, which is linked in the embodiment of FIG. 3 in a link 70 with the setpoint for the start of combustion. It will be appreciated that the link 70 may also be between the links 56 and 60 or between the link 60 and the block 62.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoff- Injektors (22) eines Dieselmotors (10) mit einer vorbestimmten Ansteuerdauer ab einem Ansteuerbe- ginn, wobei ein Sollwert (BB_soll) für einen Brennbeginn einer Brennraumfüllung des Dieselmotors (10) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zündverzug (ZV), der zwischen dem Ansteuerbeginn und dem Brennbeginn liegt, aus Betriebsparametern (s_agr, p_kr, T, n, ml) des Dieselmotors (10) mit einem Rechenmodell (52) geschätzt wird und der Ansteuerbeginn auf der Basis des Sollwerts (BB_soll) für den Brennbeginn und des geschätzten Zündverzugs (ZV) gebildet wird.1. A method for controlling a fuel injector (22) of a diesel engine (10) with a predetermined drive time starting from a Ansteubeg, wherein a setpoint (BB_soll) for a start of combustion of a combustion chamber filling of the diesel engine (10) is determined, characterized in that an ignition delay (ZV), which lies between the actuation start and the start of combustion, is estimated from operating parameters (s_gr, p_kr, T, n, ml) of the diesel engine (10) with a calculation model (52) and the actuation start is based on the desired value (ZV). BB_soll) for the start of combustion and the estimated ignition delay (ZV) is formed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Istwerte (BBJst) des Verbrennungsbeginns ermittelt werden und in einer geschlossenen Regelschleife auf Sollwerte (BB_soll) eingestellt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that actual values (BBJst) of the start of combustion are determined and set in a closed control loop to setpoints (BB_soll).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the
Zündverzug (ZV) mit einem Rechenmodell (52) geschätzt wird, dass miteinander gekoppelte Einflüsse von wenigstens zwei Betriebsparametern (s_agr, p_kr, T, n, ml)des Dieselmotors (10) nachbildet.Ignition delay (ZV) with a computational model (52) is estimated that mimics coupled influences of at least two operating parameters (s_agr, p_kr, T, n, ml) of the diesel engine (10).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer der wenigstens zwei Betriebsparameter (s_agr, p_kr, T, n, ml)eine Abgas- rückführrate (s_agr) ist.4. The method according to claim 3, characterized in that one of the at least two operating parameters (s_gr, p_kr, T, n, ml) is an exhaust gas recirculation rate (s_agr).
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Brennraumfüllung und/oder eine Temperatur (T) der Brennraumfüllung als Parameter. 5. The method according to claim 4, characterized by a combustion chamber filling and / or a temperature (T) of the combustion chamber filling as a parameter.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus der Abgasrückführung resultierender Inertgasanteil an einer Brennraumfüllung bei der Schätzung eines Einflusses der Brennraumfüllung an dem Zündverzug berücksichtigt wird.6. The method according to claim 4, characterized in that a resulting from the exhaust gas recirculation inert gas content is taken into account at a combustion chamber filling in the estimation of an influence of the combustion chamber filling at the ignition delay.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus der Abgasrückführrate resultierende Temperatursteigerung der Brennraumfüllung bei der Schätzung eines Einflusses der Temperatur der Brennraumfüllung berücksichtigt wird.7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that a resulting from the exhaust gas recirculation rate increase in temperature of the combustion chamber filling is taken into account in the estimation of an influence of the temperature of the combustion chamber charge.
8. Steuergerät (30), das einen Kraftstoff- Injektor (22) eines Dieselmotors (10) mit einer vorbestimmten Ansteuerdauer von einem Ansteuerbeginn an ansteuert und dazu einen Sollwert (BB_soll) für einen Brennbeginn einer Brennraumfüllung des Dieselmotors (10) ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (30) einen Zündverzug (ZV), der zwischen dem Ansteuerbeginn und dem Brennbeginn liegt, aus Betriebspa- rametern (s_agr, p_kr, T, n, ml) des Dieselmotors (10) schätzt und den8. Control unit (30) which controls a fuel injector (22) of a diesel engine (10) with a predetermined drive time from a control start and to a setpoint (BB_soll) for a start of combustion of a combustion chamber filling of the diesel engine (10), characterized in that the control unit (30) estimates an ignition delay (ZV), which lies between the activation start and the start of combustion, from operating parameters (s_gr, p_kr, T, n, ml) of the diesel engine (10) and
Ansteuerbeginn aus dem Sollwert (BB_soll) für den Brennbeginn und dem geschätzten Zündverzug bildet.Start of control from the setpoint (BB_soll) for the start of combustion and the estimated ignition delay forms.
9. Steuergerät (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Ablauf von wenigstens einem der Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 8 steuert. 9. Control unit (30) according to claim 9, characterized in that it controls a sequence of at least one of the methods according to claims 2 to 8.
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